轴的设计计算

第七章 轴的设计计算 一、初步确定轴的尺寸

1、高速轴的设计及计算

已知：高速轴功率kw p 11.21=，转速m in /7101r n =。

选取轴的材料为40Cr 、调质处理、由《机械设计》教材表15-3，取1000=A ，得

考虑轴上开有一个键槽对轴强度的削弱，轴径增大%7~%5，并圆整后mm d 15=，轴承选用角接触球轴承7205C ，B=15mm ，综合减速器其他零件的布置和减速器箱体的轮廓，高速轴初步设计如下：

2、中间轴的设计及计算

已知：中间轴功率kw p 03.22=，转速m in /4.1612r n =。

选取轴的材料为40Cr 、调质处理、由《机械设计》教材表15-3，取1050=A ，得

考虑轴上开有两个键槽对轴强度的削弱，轴径增大%15~%10，并圆整后mm d 25=，轴承选用角接触球轴承7205C ，B=15mm ，综合减速器其他零件的布置和减速器箱体的轮廓，中间轴初步设计如下：

安装大齿轮处的键型号为：键10⨯36GB1096-79

安装小齿轮处的键型号为：键10⨯70GB1096-79

3、低速轴的设计及计算

已知：低速轴功率kw p 95.13=，转速min /4.433r n =。

选取轴的材料为40Cr 、调质处理、由《机械设计》教材表15-3，取970=A ，得

考虑轴上开有两个键槽对轴强度的削弱，轴径增大%15~%10，并圆整后mm d 35=，轴承选用角接触球轴承7209C ，B=19mm ，综合减速器其他零件的布置和减速器箱体的轮廓，低速轴初步设计如下：

安装大齿轮的键型号为:键18⨯65GB1096-97

安装联轴器处的键为:键16⨯125GB1096-97

二、轴的校核

以中间轴的校核为代表，已知中间轴的功率为kw p 03.22=，转速为m in /4.1612r n =，转矩11.1202=T N ·m 。

1、中间轴的受力分析如下：

大齿轮的分度圆直径为mm d 029.1731=，螺旋角。

790.15=β，受力分析如图所示，则： 11ταF F =·βtan =N N 594.392790.15tan 322.1388≈⨯。

小齿轮的分度圆直径为mm d 018.622=，螺旋角。

655.14=β，受力分析如图所示，则：

22ταF F =·βtan =N N 915.1012655.14tan 392.3873≈⨯。

轴端受力：

2、按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据扭转切应力为脉动循环变应力，取6.0=α，轴的计算应力

a 581.17a 501.01201106.0(473.20761332222MP MP W

T M ca ≈⨯⨯+=+=））（总ασ 由选定的材料45Cr ，调质处理，由《机械设计》教材表15-1查得[]MPa 701=-σ。因此[]1-<σσca ，故安全。

3、精确校核轴的疲劳强度

（1）、判断危险截面

由轴的载荷分析图知：弯矩最大为总M 处为危险截面，因而只需要校核该截面即可。

（2）、危险截面mm X 120=

抗弯截面系数：3

333mm 12500mm 501.01.0=⨯==d W

抗扭截面系数：3333mm 25000mm 502.02.0=⨯==d W τ 截面上的弯曲应力：a 609.16a 12500

473.207613MP MP W M b ≈==总σ 截面上的扭矩切应力：MPa MPa W T 804.425000120110≈==

τττ

轴的材料为45Cr ，调质处理。由《机械设计》教材表15-1查得MPa B 735=σ，

MPa 3551=-σ，MPa 2001=-τ。

由《机械设计》教材图3-1可得轴的材料的敏性系数为：

82.0=σq ， 85.0=τq

故有效应力集中系数按式为：

由《机械设计》教材图3-2得尺寸系数67.0=σε，由《机械设计》教材图3-3得扭转尺寸系数82.0=τε。

轴按磨削加工，由《机械设计》教材图3-4得表面质量系数为：

轴未经表面强化处理，即1=q β，则得综合系数为：

由《机械设计》教材13-ξ及23-ξ得材料的特性系数为：

于是，计算安全系数ca S 值，得：

故可知其安全。

第八章 轴承的计算及校核

已知：所有轴承的寿命为8年，并以中间轴的轴承为代表进行校核，初选轴承型号为：角接触球轴承7205C ，B=15mm ，基本额定动载荷C=30.5kN ，基本额定静载荷kN C 200=。

轴上两齿轮受力如下图，轴转速m in /4.1612r n =，运转平稳。

1、求两轴承受到的径向载荷

2、求两轴承受到的轴向载荷

对于7000C 型轴承，按《机械设计》教材表13-7，轴承派生轴向力r d eF F =，其中e 为《机械设计》教材表13-5中的判断系数，其值由

C F a 的大小来确定，但现轴承轴向力a F 未知，故先取e=0.25，因此可估算：

轴所受轴向力：

因此靠近大齿轮的轴承被压紧。

因为：1234156.121)321.620477.741(d ae d F N N F F <=-=-

所以：N F F d a 321.6001212==

因为：3412642.1220)321.620321.600(d ae d F N N F F >=+=+